不同退火温度热机械处理对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金记忆效应的影响

采用OM、TEM和XRD方法研究了不同退火温度的热机械处理对Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni合金中α'马氏体逆转变及合金形状记忆效应的影响.结果表明:当在773～1173 K之间退火时,Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni合金的形状同复率随退火温度的升高先增加后降低,在923 K达到最大值88%;当退火温度低于923 K时,变形引入的α'马氏体仍大量残留在奥氏体基体中;当退火温度高于1073 K时,α'马氏体消失;热机械处理引入的α'马氏体能有效阻止再次变形过程中不同方向和不同区域应力诱发ε马氏体的交叉碰撞,使应力诱发马氏体以区域化的方式形成,进而显著提高合金的形状记忆效应.     

热处理工艺对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金形状记忆效应的影响

研究了回复退火温度及淬火工艺对Fe-20Mn-5Si-5Cr-3Ni合金形状记忆效应的影响.结果表明,合适的回复退火温度能够有效提高Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金的形状记忆效应,淬火工艺对合金的形状回复率有较大影响.合金在500～600℃回复退火可以获得较好的形状记忆效应;600℃淬火后形状回复率最高达92%.在水中或油中淬火后,合金的形状记忆效应差别不大.     

Fe-Mn-Si形状记忆合金应力诱发马氏体相变的X射线分析

采用X射线衍射法对Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力诱发马氏体相变进行了定量的分析。研究结果表明，Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni合金试样在室温下拉伸，当变形量约为6％时，应力诱发ε马氏体的体积分数达最大值约64％；在预变形量超过5％时，α‘马氏体即开始出现且增加迅速；揭示在大变形下，Fe-Mn-Si合金中发生了应力诱发γ→ε→α‘马氏体相变。Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金试样在室温拉伸时应力诱发ε马氏体量较Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni合金更多，即使在预变形量超过10％时，也不出现α‘马氏体。预变形温度降低，可促进应力诱发马氏体相变。     

V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下马氏体相变的影响北大核心CSCD

采用X射线衍射和透射电镜研究了V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性的影响。研究表明:相同变形条件下,Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金中ε马氏体含量比Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的要多,且ε马氏体量的变化速率远低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力松弛率均随停载时间的增加而增大,且Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的松弛率大大低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。     

V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下马氏体相变的影响

采用X射线衍射和透射电镜研究了V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性的影响。研究表明:相同变形条件下,Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金中ε马氏体含量比Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的要多,且ε马氏体量的变化速率远低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力松弛率均随停载时间的增加而增大,且Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的松弛率大大低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。     

热-机械训练对Fe-20Mn-5Si-5Cr-3Ni形状记忆合金性能的影响

研究了热-机械训练对Fe-20Mn-5Si-5Cr-3Ni合金形状记忆效应(SME)的影响,对合金在HCI、NaOH和NaC1溶液中的耐腐蚀性进行了实验研究.结果表明,热-机械训练能够有效提高合金的形状回复率,在600℃进行中间退火,形状回复率较好;热-机械训练次数为3次时,形状回复率达到最大值(98%).Fe-20Mn-5Si-5Cr-3Ni合金的耐腐蚀性在NaOH溶液中较好,在NaC1溶液中次之,在HC1溶液中较差.     

Mn含量对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金记忆效应的影响机制

采用OM,EBSD,XRD,TEM和SQUID研究了3种不同Mn含量的固溶态Fe-(14~21)Mn-5.5Si-8.5Cr-5Ni合金在马氏体转变开始温度Ms以上10 K(Ms+10 K)变形前后的形状记忆效应和微观组织.结果表明,固溶态Fe-(14~21)Mn-5.5Si-8.5Cr-5Ni合金的形状记忆效应随Mn含量增加而增加.这是由于:一方面,奥氏体屈服强度与应力诱发e马氏体临界应力的差值随着Mn含量的增加而增大,即提高Mn含量增强了奥氏体抵抗塑性变形的能力;另一方面,Mn含量的提高减小了应力诱发e马氏体的宽度,抑制了a'马氏体的引入,从而提高了应力诱发e马氏体的可逆性.     

基于马氏体区域化形成的免训练铸造Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金 Ⅱ.退火对形状记忆效应的影响

采用OM和铁素体测量仪研究了铸态Fe-18Mn-5.5Si-9.5Cr-4Ni合金的微观组织随退火温度的改变及其对合金形状记忆效应的影响.结果表明,在773-1173 K之间退火处理能进一步提高合金的形状记忆效应.经973 K退火30 min后,合金的可恢复变形量达到了6.4%,比训练4次的常规Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni合金高1.2%.当铸态合金在低于1173 K退火30min后,δ铁素体仍为条状,变形时能使应力诱发ε马氏体以区域化的方式形成,合金具有良好的形状记忆效应;当退火温度高于1273 K时,δ铁素体将固溶到奥氏体中,体积分数减少.当退火温度进一步升高到1423 K时,δ铁素体的体积分数显著增加,形态由条状演变为岛状.条状δ铁素体体积分数的减少和岛状δ铁素体的形成导致δ铁素体不能有效分割奥氏体晶粒,合金的形状记忆效应显著下降.     

基于马氏体区域化形成的免训练铸造Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金 Ⅰ.构想与实现

利用Fe Mn-Si基合金凝固过程中固态转变残留的条状δ铁素体对奥氏体晶粒进行区域化分割,实现应力诱发ε马氏体的区域化形成,提高了合金的形状记忆效应.根据Hammar铬镍当量公式制备了铬镍当量比为1.85的铸态Fe-18Mn-5.5Si-9.5Cr-4Ni合金.利用OM和VSM(振动样品磁强计)研究了合金的室温组织和磁性能.结果表明,在铸态Fe-18Mn-5.5Si-9.5Cr-4Ni合金的室温组织中获得了条状δ铁素体.这些条状δ铁素体将奥氏体晶粒分割成了若干小区域,变形时能约束不同区域应力诱发ε马氏体的扩展.使其以区域化的方式形成.由于应力诱发ε马氏体的区域化形成减少了不同区域马氏体之间的碰撞,在未经任何处理的铸态Fe-18Mn-5.5Si-9.5Cr-4Ni合金中获得了4.9%的可恢复变形量.     

热循环对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金形状记忆效应的影响

采用电阻法和OM等手段研究了不同温度区间的热循环对Fe-14Mn-5.5Si-8Cr-5Ni合金微观组织和形状记忆效应的影响。结果表明:298 K～353 K、520 K、773 K和77 K～773 K热循环1次后,合金形状回复率均大幅度提高;298～773 K循环5次后的形状回复率提高了26%,77～773 K热循环5次后的形状回复率提高了36%。热循环显著减少了因淬火热应力导致的热诱发ε马氏体量,并且热诱发ε马氏体的逆转变向基体引入了大量的堆垛层错。与固溶态相比,热循环后再变形不仅使α’马氏体的数量显著减少,而且应力诱发ε马氏体以区域化的方式形成,因而合金的形状记忆效应显著提高。77～773 K的热循环比298～773 K的热循环更能显著提高合金形状记忆效应的原因是由于其引入了更多的堆垛层错。     

Development of Texture and Microstructure During Cold Rolling and Annealing of a Fe-Based Shape Memory Alloy

Texture evolution and microstructural changes during cold rolling and annealing of Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni shape memory alloy have been investigated. The starting solution-annealed material has a nearly random texture with microstructure composed of equiaxed austenite grains with ε martensite plates inside. Cold rolling induces a strong alloy type texture with Brass {011}〈211〉 and Goss {011}〈100〉 as major components. Annealing of the cold-deformed material produces a nearly random texture. The microstructural investigation reveals that with increase in cold deformation, the amount of stress-induced ε and α′ martensite volumes increase. The electron back-scattered diffraction (EBSD) phase mapping shows that reversion of the ε martensite begins only after recrystallization sets in at a temperature of 1073 K.     

Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性

采用X射线衍射、透射电镜观察研究了Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni形状记忆合金不同变形条件下的应力诱发ε马氏体相变及其形状记忆效应。研究表明,停载时间为0～10 min时,试验合金形状恢复率随停载时间的增加而迅速增大,停载时间超过10min时,虽然应力诱发ε马氏体量增多,但形状恢复率却减小,造成这一现象的原因是应力诱发ε马氏体的稳定化。合金试样停载10 min可以有效地提高合金的形状记忆恢复率。     

The corrosion behavior of Fe-based shape memory alloys

Fe-30Mn-6Si, Fe-30Mn-6Si-5Cr and Fe-13Mn-5Si-12Cr-5Ni shape memory alloys were prepared by a VIM technique. The various corrosion tests were conducted to investigate the corrosion behaviors of these alloys. Experimental results show that in 3.5% NaCl solution, the Fe-13Mn-5Si-12Cr-5Ni alloy had the best chemical corrosion resistance, whereas the Fe-30Mn-6Si-5Cr alloy was locally attacked, forming many corrosion pits after immersion test. In addition, the detachment of the corrosion product covering the Fe-30Mn-6Si alloy caused an abrupt increase in the weight loss. After 2 h of heat treatment at 1000 °C, the corrosion potential of the Fe-30Mn-6Si alloy increased due to the formation of α-ferrite, while the Fe-30Mn-6Si-5Cr alloy became more active. In the stress-corrosion cracking test, the Fe-13Mn-5Si-12Cr-5Ni alloy, having the highest fracture stress in the atmosphere among these alloys, exhibited the largest decrease in fracture stress in the saturated H₂S solution due to the existence of α-martensite.     

Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金中Cr23C6的析出行为

第二相粒子Cr₂₃C₆作为Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金中奥氏体主要强化相,对形状记忆性能起到重要影响。根据经典晶界形核长大动力学理论,分析解决包括Cr₂₃C₆相变化学自由能、界面能等一系列相关参量的理论计算及关键参数选择原则等问题。提出了Cr₂₃C₆在Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记合金奥氏体基体中沉淀析出的相对定量理论计算方法,计算结果和试验结果吻合较好。计算出的PTT曲线(沉淀量-温度-时间曲线)可以作为Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金时效处理参数选择的理论依据。     

两种铁基形状记忆合金抗空蚀性能比较

对Fe-26Mn-6Si-7Cr-1Cu和Fe-20Mn-6Si-7Cr-1Cu两种Fe基形状记忆合金进行了超声波振动空蚀试验，结果表明，两种合金都具有优良的抗空蚀性能，比较而言，Fe-26Mn-6Si-7Cr-1Cu合金的抗空蚀性能优于Fe-20Mn-6Si-7Cr-1Cu合金。在局部载荷作用下可吸收较多弹性变形能及在空蚀过程中有较高应变诱发马氏体相变能是前者抗空蚀性能优于后者的主要原因。     

Influence of roll and solution treatment processing on shape memory effect of Fe-14Mn-5Si-9Cr-5Ni alloy

The shape memory effect was studied in an Fe-14Mn-5Si-9Cr-5Ni alloy rerolled at 1123 K after hot rolling at 1423 K, followed by solution treatment at different temperatures. It was found that the alloy exhibits a maximum degree of shape recovery in a bending test and a complete recovery tensile strain of 2.2% in samples that were solution heated at 973 K for 600 s and then quenched in water. The rerolled processing at 1123 K after hot rolling at 1423 K and the microstructure under solution treatment state are important for obtaining a good shape memory effect in the alloy.     

热处理工艺对Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金析出相及形状记忆性能的影响

为了进一步提高Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金的形状记忆效应,利用OM、TEM及物理相分析等试验方法,研究了直接时效及固溶+时效热处理工艺对试验合金微观组织、第二相析出及形状记忆效应的影响。结果表明,试验合金经固溶处理后,因第二相粒子大幅度回溶,导致试验合金形状记忆性能下降较为明显;同时,因直接时效处理较固溶+时效处理显著提高了试验合金中Cr碳化物第二相析出量,使试验合金形状记忆性能大幅度提升。其中,试验合金在800 ℃直接时效可获得最佳形状回复率。     

含有Nb、Ce的形状记忆合金FeMnSiCrNi在3.5%NaCl溶液中的空蚀行为

利用超声波振动仪研究形状记忆合金Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce在3.5%NaCl溶液中的空蚀行为,并探讨合金在3.5%NaCl溶液中处于静态和空蚀情形下的自腐蚀电位和极化曲线.结果表明,Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce合金在3.5%NaCl溶液中呈现优异的抗空蚀性能,空蚀率为0.37 mg/h.空化能使Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce合金的自腐蚀电位变负,变化量为-65 mV.在静态和空化两种条件下,Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni-Nb-Ce合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度都很低,因此合金具有优异的抗腐蚀性能,其纯腐蚀率和力学效应诱导的腐蚀率仅占空蚀率的2.24%.